Помощь студентам в учебе
ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТЬ-АНГАРСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ АНГАРА. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭЛЕМЕНТА В ОСНОВАНИИ ПЛОТИНЫ
|
Сокращенный паспорт Усть-Ангарской ГЭС 6
Ведение 8
1 Сведения о районе строительства 9
1.1 Общая характеристика района строительства 9
1.2 Экономическая характеристика района 10
2 Водноэнергетические расчеты 11
2.1 Регулирование стока воды 11
2.1.1 Выбор расчетного средневодного и маловодного года 13
2.1.3 Приведение и корректировка расходов заданной обеспеченности 14
2.2 Выбор установленной мощности на основе водноэнергетических расчетов 16
2.1 Расчёт режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований водохозяйственной системы 16
2.2.2 Водноэнергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном и средневодном году 18
2.2.3 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 18
2.2.4 Построение годовых графиков нагрузки энергосистемы 20
2.2.6 Режимное поле турбины с учетом всех ограничений 24
2.2.7 Определение установленной мощности ГЭС и планирование капитальных ремонтов 26
3 Основное и вспомогательное оборудование 28
3.1 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 28
3.1.2 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для обеспечения ее бескавитационной работы 31
3.2 Расчет и построение металлической спиральной камеры 33
3.2.1 Расчет эллиптических сечений 34
3.2.3 Расчёт отсасывающей трубы 34
3.3 Разработка схемы установки 34
3.3.1 Расчёт вала на прочность 34
3.3.2 Выбор типа гидрогенератора 35
3.3.3 Выбор электрогидравлического регулятора 36
3.3.4 Выбор маслонапорной установки 36
3.3.5 Заглубление водозабора на величину воронкообразования 36
3.3.5 Определение габаритов машинного зала 37
3.3.6 Подъемно-транспортное оборудование 37
4 Компоновка и сооружения гидроузла 38
4.1 Определение ширины водосливного фронта 38
4.1.2 Определение отметки гребня водослива 39
4.1.3 Проверка на пропуск поверочного расхода при поверочном расчетном
случае 4 1
4.1.4 Расчет сопряжения бьефов 43
4.1.5 Расчет гасителя энергии с помощью отброса струи 45
4.1.6 Построение профиля водосливной грани 48
4.2 Конструирование плотины 49
4.2.1 Определение ширины подошвы плотины 49
4.3 Конструктивные элементы подземного контура 50
4.3.1 Конструирование цементационной завесы 50
4.4 Проектирование сооружений напорного фронта 51
4.4.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины и быка водосливной плотины 51
4.5 Определение основных нагрузок на плотину 56
4.5.1 Вес сооружения и механизмов 56
4.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 58
4.5.4 Сила фильтрационного давления 58
4.5.5 Волновое давление 59
4.6 Статические расчеты 60
4.6.1 Определение основных нагрузок действующих на плотину 60
4.7 Расчёт устойчивости плотины 63
5 Организация и производство гидротехнических работ 65
5.1 Компоновка сооружений 65
5.2 Этапы возведений сооружений и пропуска строительных расходов 65
5.2.1 Расчет пропуска строительных расходов 66
5.2.3 Расчет донных отверстий 67
5.3 Организация и технология работ по возведению перемычек 70
5.4 Расчет котлована 72
5.5 Организация и технология работ по водоотливу 72
5.5.1 Определение объема воды в котловане I очереди 73
5.5.2 Определение объема воды в котловане II очереди 74
5.6 Определение объемов работ 74
5.6.1 Объем земляных работ котлована I очереди 74
5.6.2 Объем земляных работ котлована II очереди 75
5.6.3 Объем насыпи грунта для перемычек I очереди 75
5.6.4 Объем насыпи грунта для перемычек II очереди 77
5.6.5 Объем бетонных и грунтовых работ 78
5.7 Выбор способа перекрытия 78
5.8 Технологическая карта на разработку котлована II очереди 79
6 Охрана труда и противопожарная безопасность. Мероприятия по охране
окружающей среды 82
6.1 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды 82
6.3 Мероприятия по компенсации ущерба водно-биологическим ресурсам
реки 85
6.4 Охрана труда и техника безопасности 86
6.5 Пожарная безопасность 88
7 Оценка экономической эффективности проекта 89
7.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 89
7.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 90
7.3 Налоговые расходы 92
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации проекта 93
7.5 Показатели эффективности проекта 94
7.6 Анализ чувствительности 95
8 Выбор оптимального противофильтрационного элемента в основании плотины 99
8.1 Расчёт прочности плотины 99
8.2 Оценка прочности плотины 102
8.3 Расчёт устойчивости плотины 104
Заключение 106
Список использованных источников 108
Приложения
Ведение 8
1 Сведения о районе строительства 9
1.1 Общая характеристика района строительства 9
1.2 Экономическая характеристика района 10
2 Водноэнергетические расчеты 11
2.1 Регулирование стока воды 11
2.1.1 Выбор расчетного средневодного и маловодного года 13
2.1.3 Приведение и корректировка расходов заданной обеспеченности 14
2.2 Выбор установленной мощности на основе водноэнергетических расчетов 16
2.1 Расчёт режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований водохозяйственной системы 16
2.2.2 Водноэнергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном и средневодном году 18
2.2.3 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 18
2.2.4 Построение годовых графиков нагрузки энергосистемы 20
2.2.6 Режимное поле турбины с учетом всех ограничений 24
2.2.7 Определение установленной мощности ГЭС и планирование капитальных ремонтов 26
3 Основное и вспомогательное оборудование 28
3.1 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 28
3.1.2 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для обеспечения ее бескавитационной работы 31
3.2 Расчет и построение металлической спиральной камеры 33
3.2.1 Расчет эллиптических сечений 34
3.2.3 Расчёт отсасывающей трубы 34
3.3 Разработка схемы установки 34
3.3.1 Расчёт вала на прочность 34
3.3.2 Выбор типа гидрогенератора 35
3.3.3 Выбор электрогидравлического регулятора 36
3.3.4 Выбор маслонапорной установки 36
3.3.5 Заглубление водозабора на величину воронкообразования 36
3.3.5 Определение габаритов машинного зала 37
3.3.6 Подъемно-транспортное оборудование 37
4 Компоновка и сооружения гидроузла 38
4.1 Определение ширины водосливного фронта 38
4.1.2 Определение отметки гребня водослива 39
4.1.3 Проверка на пропуск поверочного расхода при поверочном расчетном
случае 4 1
4.1.4 Расчет сопряжения бьефов 43
4.1.5 Расчет гасителя энергии с помощью отброса струи 45
4.1.6 Построение профиля водосливной грани 48
4.2 Конструирование плотины 49
4.2.1 Определение ширины подошвы плотины 49
4.3 Конструктивные элементы подземного контура 50
4.3.1 Конструирование цементационной завесы 50
4.4 Проектирование сооружений напорного фронта 51
4.4.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины и быка водосливной плотины 51
4.5 Определение основных нагрузок на плотину 56
4.5.1 Вес сооружения и механизмов 56
4.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 58
4.5.4 Сила фильтрационного давления 58
4.5.5 Волновое давление 59
4.6 Статические расчеты 60
4.6.1 Определение основных нагрузок действующих на плотину 60
4.7 Расчёт устойчивости плотины 63
5 Организация и производство гидротехнических работ 65
5.1 Компоновка сооружений 65
5.2 Этапы возведений сооружений и пропуска строительных расходов 65
5.2.1 Расчет пропуска строительных расходов 66
5.2.3 Расчет донных отверстий 67
5.3 Организация и технология работ по возведению перемычек 70
5.4 Расчет котлована 72
5.5 Организация и технология работ по водоотливу 72
5.5.1 Определение объема воды в котловане I очереди 73
5.5.2 Определение объема воды в котловане II очереди 74
5.6 Определение объемов работ 74
5.6.1 Объем земляных работ котлована I очереди 74
5.6.2 Объем земляных работ котлована II очереди 75
5.6.3 Объем насыпи грунта для перемычек I очереди 75
5.6.4 Объем насыпи грунта для перемычек II очереди 77
5.6.5 Объем бетонных и грунтовых работ 78
5.7 Выбор способа перекрытия 78
5.8 Технологическая карта на разработку котлована II очереди 79
6 Охрана труда и противопожарная безопасность. Мероприятия по охране
окружающей среды 82
6.1 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды 82
6.3 Мероприятия по компенсации ущерба водно-биологическим ресурсам
реки 85
6.4 Охрана труда и техника безопасности 86
6.5 Пожарная безопасность 88
7 Оценка экономической эффективности проекта 89
7.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 89
7.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 90
7.3 Налоговые расходы 92
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации проекта 93
7.5 Показатели эффективности проекта 94
7.6 Анализ чувствительности 95
8 Выбор оптимального противофильтрационного элемента в основании плотины 99
8.1 Расчёт прочности плотины 99
8.2 Оценка прочности плотины 102
8.3 Расчёт устойчивости плотины 104
Заключение 106
Список использованных источников 108
Приложения
Электроэнергетика — это одна из ведущих отраслей энергетики, в которую входит сбыт, производство и передача электроэнергии. Данная отрасль энергетики считается важной, так как у нее большие преимущества относительно других видов энергии, а именно: распределение между потребителями, ее легко транспортировать на большие расстояния и превращать в другую энергию (тепловую, механическую, световую, химическую и др.). Отличительная черта электрической энергии - это ее одновременность в генерации и потреблении энергии, так как по сетям электрический ток распространяется почти со скоростью света.
Генерация электроэнергии — это процесс, при котором различные виды энергии преобразовываются в электрическую энергию.
Гидроэлектростанция — это комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию.
Гидроэлектростанции являются составной частью гидроузла —комплекса гидротехнических сооружений, предназначенных для использования водных ресурсов в интересах народного хозяйства: получения электрической энергии, ирригации, водоснабжения, улучшения условий судоходства, защиты от наводнений, рыбоводства и др.
При проектировании ГЭС сначала необходимо технико-экономическое обоснование, определить зоны затопления при наполнения водохранилища, воздействия на окружающею среду.
Генерация электроэнергии — это процесс, при котором различные виды энергии преобразовываются в электрическую энергию.
Гидроэлектростанция — это комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию.
Гидроэлектростанции являются составной частью гидроузла —комплекса гидротехнических сооружений, предназначенных для использования водных ресурсов в интересах народного хозяйства: получения электрической энергии, ирригации, водоснабжения, улучшения условий судоходства, защиты от наводнений, рыбоводства и др.
При проектировании ГЭС сначала необходимо технико-экономическое обоснование, определить зоны затопления при наполнения водохранилища, воздействия на окружающею среду.
При расчете дипломного проекта были основные элементы и параметры Усть - Ангарского гидроузла на реке Ангара.
Усть - Ангарская ГЭС является сооружением I класса.
В водноэнергетических расчетах на основе исходных данных по гидрологии и мощности энергосистемы была определена установленная мощность Усть - Ангарского Гидроузла. Установленная мощность составляет 711 МВт. Усть - Ангарский ГУ работает в базовом режиме. В результате расчетов регулирования стока были определены отметки НПУ =280 м, УМО = 276 м и ФПУ = 281 м.
В качестве основного гидрологического оборудования приняли к установке турбину РО 75-В-530 , работающая при минимальном напоре 70,5 и максимальном напоре 75 м. Количество агрегатов приняли равным 4.
Компоновка гидроузла принята русловая с приплотинным зданием ГЭС. Напорный фронт образован каменно-земляной плотиной с ядром из суглинка в качестве противофильтрационного элемента и бетонной гравитационной плотиной.
В состав сооружения входят:
станционная бетонная плотина длинной 85 м; водосбросная бетонная плотина длинной 150 м; Правобережная каменно- земляная плотина длинной 852 м;
Для гашения энергии водного потока при пропуске через водосливную плотину, приняли носок - трамплин.
В качестве противофильтрационного элемента в основании плотины приняли цементационную завесу глубиной 38,1 м.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
Строительство Усть- Ангарского ГУ является актуальным и экономически обоснованно для энергетике Иркутской области.
В результате расчета технико-экономических показателей получили следующие значения:
Срок окупаемости составляет 61 месяц;
Чистый приведенный доход составляет- 20 687,431 млн.руб.;
Дисконтированныйпериодокупаемости составляет - 71 месяц.
Себестоимость - 0,1 КВт*ч;
Удельные капиталовложения - 39412,52 ;
В качестве спецвопроса был рассмотрен выбор оптимального противофильтрационного элемента в основании плотины.
В результате проделанных расчетов был выбран оптимальный противофильтрационный элемент в основании плотины Усть - Ангарской ГЭС.
В качестве противофильтрационного элемента была принята однорядная цементационная завеса. Выбор происходил на основе соблюдений следующих критериев прочности:
5. Соблюдение условий прочности по марке;
6. Отсутствия растягивающих напряжений на верховой грани;
7. Соблюдений условий прочности на верховой грани;
8. Соблюдений условия устойчивости плотины при поступательной форме сдвига;
При соблюдения условия устойчивости плотины при поступательной форме сдвига коэффициент устойчивости не должен превышать допустимые 10%. Для сооружений I класса коэффициент устойчивости равен 1,25.
Максимальное допустимое значение составляет 1,375.
Все условия были соблюдены.
Усть - Ангарская ГЭС является сооружением I класса.
В водноэнергетических расчетах на основе исходных данных по гидрологии и мощности энергосистемы была определена установленная мощность Усть - Ангарского Гидроузла. Установленная мощность составляет 711 МВт. Усть - Ангарский ГУ работает в базовом режиме. В результате расчетов регулирования стока были определены отметки НПУ =280 м, УМО = 276 м и ФПУ = 281 м.
В качестве основного гидрологического оборудования приняли к установке турбину РО 75-В-530 , работающая при минимальном напоре 70,5 и максимальном напоре 75 м. Количество агрегатов приняли равным 4.
Компоновка гидроузла принята русловая с приплотинным зданием ГЭС. Напорный фронт образован каменно-земляной плотиной с ядром из суглинка в качестве противофильтрационного элемента и бетонной гравитационной плотиной.
В состав сооружения входят:
станционная бетонная плотина длинной 85 м; водосбросная бетонная плотина длинной 150 м; Правобережная каменно- земляная плотина длинной 852 м;
Для гашения энергии водного потока при пропуске через водосливную плотину, приняли носок - трамплин.
В качестве противофильтрационного элемента в основании плотины приняли цементационную завесу глубиной 38,1 м.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
Строительство Усть- Ангарского ГУ является актуальным и экономически обоснованно для энергетике Иркутской области.
В результате расчета технико-экономических показателей получили следующие значения:
Срок окупаемости составляет 61 месяц;
Чистый приведенный доход составляет- 20 687,431 млн.руб.;
Дисконтированныйпериодокупаемости составляет - 71 месяц.
Себестоимость - 0,1 КВт*ч;
Удельные капиталовложения - 39412,52 ;
В качестве спецвопроса был рассмотрен выбор оптимального противофильтрационного элемента в основании плотины.
В результате проделанных расчетов был выбран оптимальный противофильтрационный элемент в основании плотины Усть - Ангарской ГЭС.
В качестве противофильтрационного элемента была принята однорядная цементационная завеса. Выбор происходил на основе соблюдений следующих критериев прочности:
5. Соблюдение условий прочности по марке;
6. Отсутствия растягивающих напряжений на верховой грани;
7. Соблюдений условий прочности на верховой грани;
8. Соблюдений условия устойчивости плотины при поступательной форме сдвига;
При соблюдения условия устойчивости плотины при поступательной форме сдвига коэффициент устойчивости не должен превышать допустимые 10%. Для сооружений I класса коэффициент устойчивости равен 1,25.
Максимальное допустимое значение составляет 1,375.
Все условия были соблюдены.